專利名稱：一種多級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種新型的熱管換熱系統(tǒng)，特別是一種多個(gè)獨(dú)立動(dòng)力熱管裝置并聯(lián)而成的多級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
信息機(jī)房、基站類建筑中，室內(nèi)設(shè)備的發(fā)熱量非常大，達(dá)20(T IOOOW/ m2。而且室內(nèi)IT設(shè)備全年8760h運(yùn)行，因此大多數(shù)情況下全年需要供冷，其空調(diào)能耗非常大，常占到信息機(jī)房、基站整體能耗的409^50%。傳統(tǒng)機(jī)房空調(diào)采用壓縮機(jī)制冷方式全年運(yùn)行，而實(shí)際上在冬天或者過渡季節(jié)室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，完全可以利用室外低溫空氣作為冷源對(duì)室內(nèi)供冷，而不需要壓縮機(jī)。熱管換熱器就是一種利用溫差驅(qū)動(dòng)制冷劑循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的設(shè)備，由于其不需要壓縮機(jī)，可憑借制冷劑的蒸發(fā)和冷凝過程傳遞熱量，具有超導(dǎo)熱性和等溫特性，被廣泛應(yīng)用于航天航空、空調(diào)、化工、煉油等領(lǐng)域。將熱管換熱器·應(yīng)用在只有顯熱傳遞的信
息機(jī)房中，可以大量減少壓縮式制冷空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間，其全年節(jié)能率可達(dá)50%。申請(qǐng)人:早先申請(qǐng)的專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210247844. 7、201210254213. 8、201210257903. 9,201210259692. 2和201210279193. X的專利給出了為解決目前動(dòng)力熱管工作時(shí)存在的氣液分離不徹底和循環(huán)動(dòng)力不足的問題的幾種單級(jí)熱管結(jié)構(gòu)，排風(fēng)口的排放溫度很高，熱損失仍然很大。熱管換熱器的總驅(qū)動(dòng)溫差為室內(nèi)外溫差，單級(jí)熱管換熱器內(nèi)部制冷劑的恒溫特性導(dǎo)致熱管換熱裝置熱損失大，本申請(qǐng)?jiān)谇懊娴幕A(chǔ)上，可通過增加熱管級(jí)數(shù)將具有恒溫特性的中間媒介改為具有變溫特性的媒介是實(shí)現(xiàn)減少換熱溫差損失和提高總換熱效率的有效途徑。單級(jí)熱管換熱器改為多級(jí)形式，每一級(jí)熱管中的制冷劑均視為恒溫流體，則多級(jí)熱管能實(shí)現(xiàn)變溫效果的換熱裝置，且每級(jí)換熱器的換熱面積相同，最終排放溫度接近于環(huán)境溫度，從而最大限度的提高熱能利用率。現(xiàn)在取多級(jí)動(dòng)力熱管換熱系統(tǒng)與單級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng)相同的總換熱面積(相同的投入)進(jìn)行分析，蒸發(fā)器與冷凝器的傳熱能力(傳熱單元數(shù)均為NTU)相同。假定多級(jí)熱管換熱裝置的級(jí)數(shù)為n，且每級(jí)換熱器的換熱面積相同，其傳熱單元數(shù)為NTU/ n，則每級(jí)熱管換熱器的效率均相同，H1 = H2 =…=nn = e/2，e = I- exp (_NTU/n)，多級(jí)熱管換熱裝置的總換熱效率為n = ( n* H1) /[l+(n-l)* nj。即通過對(duì)多級(jí)熱管換熱裝置的效率進(jìn)行分析，可以得到
1)當(dāng)給定級(jí)數(shù)n，NTU趨向于無窮大時(shí)，1=1/2，整體換熱效率n= n / ( n+1 );
2)當(dāng)給定NTU，級(jí)數(shù)n趨向于無窮大時(shí)，整體換熱效率n= NTU / ( NTU+2 )；
3)當(dāng)級(jí)數(shù)n，NTU都趨于無窮大時(shí)，整體換熱效率n— I。通過上述分析可以看出單級(jí)熱管換熱器改為多級(jí)形式，在整體換熱面積相同的情況下，減少了換熱溫差損失，提聞總換熱效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種新型的熱管換熱裝置技術(shù)——一種多級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng)，就是為了解決目前動(dòng)力熱管工作時(shí)換熱溫差損失大和總換熱效率低的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種多級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng)，包括一級(jí)動(dòng)力熱管單元、二級(jí)動(dòng)力熱管單元、三級(jí)動(dòng)力熱管單元、蒸發(fā)器風(fēng)扇、冷凝器風(fēng)扇、熱交換器、連接管道以及電路控制元件，可以根據(jù)需要做成4一N級(jí)動(dòng)力熱管單元；其中一級(jí)動(dòng)力熱管單元、二級(jí)動(dòng)力熱管單元和三級(jí)動(dòng)力熱管單元分別都是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路，相互并聯(lián)；所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元包括蒸發(fā)器一、冷凝器一、儲(chǔ)液穩(wěn)流器一以及循環(huán)泵一；所述二級(jí)動(dòng)力熱管單元包括蒸發(fā)器二、冷凝器二、儲(chǔ)液穩(wěn)流器二以及循環(huán)泵二；所述三級(jí)動(dòng)力熱管單元包括蒸發(fā)器三、冷凝器三、儲(chǔ)液穩(wěn)流器三以及循環(huán)泵三；所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元、二級(jí)動(dòng)力熱管單元和三級(jí)動(dòng)力熱管單元的蒸發(fā)器互并排擺放，分別有自己的獨(dú)立輸入輸出端，組裝于同一個(gè)殼體內(nèi)并且位于蒸發(fā)器風(fēng)扇形成的風(fēng)道內(nèi)，共用一個(gè)蒸發(fā)器風(fēng)扇；所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元、二級(jí)動(dòng)力熱管單元和三級(jí)動(dòng)力熱管單·兀的冷凝器互并排擺放，分別有自己的獨(dú)立輸入輸出端，組裝于同一個(gè)殼體內(nèi)并且位于冷凝器風(fēng)扇形成的風(fēng)道內(nèi)，共用一個(gè)冷凝器風(fēng)扇。以上所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元、二級(jí)動(dòng)力熱管單元和三級(jí)動(dòng)力熱管單元的蒸發(fā)器和冷凝器都是盤管翅片組成的熱交換器或者微通道換熱器，其結(jié)構(gòu)相同，且每一級(jí)的熱交換器都有各自輸入和輸出端口。以上所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元、二級(jí)動(dòng)力熱管單元和三級(jí)動(dòng)力熱管單元分別都是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路，它們有獨(dú)立的循環(huán)泵，其工作運(yùn)行時(shí)相互不影響。以上所述電路控制元件，主要是通過一些溫度檢測(cè)設(shè)備監(jiān)控著高溫環(huán)境和低溫環(huán)境的一些溫度變化，當(dāng)高溫環(huán)境端和低溫環(huán)境端之間的溫度差超過一定值時(shí)就會(huì)自動(dòng)控制著循環(huán)泵的開啟，該系統(tǒng)就開始了工作，當(dāng)高溫環(huán)境端和低溫環(huán)境端之間的溫度差小于一定值時(shí)就會(huì)自動(dòng)控制著循環(huán)泵的關(guān)閉，由于不滿足了工作條件，該系統(tǒng)就停止工作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過增加熱管級(jí)數(shù)的設(shè)計(jì)可以將具有恒溫特性的中間媒介改為具有變溫特性的媒介來實(shí)現(xiàn)減少換熱溫差損失和提高總換熱效率的有效途徑，不僅提高了每次設(shè)備循環(huán)一周的換熱效率，而且實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)的穩(wěn)定性，再通過系統(tǒng)中加入的氣液循環(huán)泵，給整個(gè)熱管系統(tǒng)提供了運(yùn)行動(dòng)力，這也就解決了傳統(tǒng)熱管系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)兩個(gè)熱交換器的高低位置差以及輸送距離問題，從而降低了設(shè)備的使用條件限制，大幅度提高熱管的換熱效率，并且所用整個(gè)系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，環(huán)境友好。


圖I為該系統(tǒng)的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中(11) 一級(jí)動(dòng)力熱管單元；(12) 二級(jí)動(dòng)力熱管單元；(13)三級(jí)動(dòng)力熱管單元；(2)蒸發(fā)器風(fēng)扇；(3)冷凝器風(fēng)扇；(41)蒸發(fā)器一 ；(42)蒸發(fā)器二 ；(43)蒸發(fā)器三；(51)冷凝器一；(52)冷凝器二；(53)冷凝器三；(61)循環(huán)泵一；(62)循環(huán)泵二；(63)循環(huán)泵三；(71)儲(chǔ)液穩(wěn)流器一 ；(72)儲(chǔ)液穩(wěn)流器二 ；(73)儲(chǔ)液穩(wěn)流器三。
具體實(shí)施例方式 該實(shí)施方式簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示；本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)時(shí)涉及的系統(tǒng)裝置主體結(jié)構(gòu)包括一級(jí)動(dòng)力熱管單元(11)、二級(jí)動(dòng)力熱管單元(12)、三級(jí)動(dòng)力熱管單元(13)、蒸發(fā)器風(fēng)扇(2)、冷凝器風(fēng)扇(3)、蒸發(fā)器一(41)、蒸發(fā)器二(42)、蒸發(fā)器三(43)、冷凝器一(51)、冷凝器二(52)、冷凝器三(53)、循環(huán)泵一(61)、循環(huán)泵二(62)、循環(huán)泵三(63)、儲(chǔ)液穩(wěn)流器一
(71)、儲(chǔ)液穩(wěn)流器二(72)、儲(chǔ)液穩(wěn)流器三(73)、循環(huán)所需設(shè)備以及電路控制元件；整個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)需要做成4一N級(jí)動(dòng)力熱管單元，此系統(tǒng)工作時(shí)，循環(huán)泵(61 ；62 ;63)、冷凝器風(fēng)扇
(3)以及蒸發(fā)器風(fēng)扇(2)同時(shí)開啟，各級(jí)動(dòng)力單元開始運(yùn)轉(zhuǎn)工作；一級(jí)動(dòng)力熱管單元工作時(shí)，循環(huán)泵一(61)從儲(chǔ)液穩(wěn)流器一(71)抽取制冷工質(zhì)送入到蒸發(fā)器(41)中，蒸發(fā)器(41)與高溫?zé)嵩唇佑|，液態(tài)工作介質(zhì)在蒸發(fā)器(41)內(nèi)受高溫?zé)嵩吹募訜岫舭l(fā)為氣體，并吸收熱量，蒸發(fā)形成的氣體和部分沒有蒸發(fā)的液體中間介質(zhì)在高速流動(dòng)中相互混合形成氣液二相流體，它們從蒸發(fā)器(41)經(jīng)中間輸送裝置進(jìn)入到冷凝器(I)中，冷凝器(51)與低溫?zé)嵩唇佑|，氣態(tài)工作介質(zhì)在冷凝器(51)內(nèi)受低溫?zé)嵩吹睦鋮s而部分冷凝為液體制冷工質(zhì)，并放出熱量，制冷工質(zhì)在輸送泵(61)的帶動(dòng)下，它們從冷凝器(51)進(jìn)入儲(chǔ)液穩(wěn)流器一(71)中，氣液制冷中間介質(zhì)根據(jù)各自物理性質(zhì)在儲(chǔ)液穩(wěn)流器一內(nèi)分離，這樣就完成了一級(jí)動(dòng)力熱管 單元(11)的整個(gè)循環(huán)過程；二級(jí)動(dòng)力熱管單元(12)和三級(jí)動(dòng)力熱管單元(13)循環(huán)模式和一級(jí)動(dòng)力熱管單元(11)相同。這樣室內(nèi)空氣與蒸發(fā)器的穿管及散熱片進(jìn)行熱交換，蒸發(fā)器(41 ；42 ；43)的受熱溫度沿風(fēng)向從高到低，室內(nèi)空氣溫度也成階梯式降低；室外空氣與冷凝器的穿管及散熱片進(jìn)行熱交換，冷凝器(53 ；52 ；51)的受熱溫度沿風(fēng)向從低到高，最終排放溫度接近于環(huán)境溫度，從而最大限度的提高熱能利用率。系統(tǒng)焊接安裝完畢后，先對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行檢漏，如果沒有發(fā)現(xiàn)泄露部分，就對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，抽完真空后才向其內(nèi)部加入制冷劑，這樣系統(tǒng)的前期準(zhǔn)備工作完成了。當(dāng)高溫環(huán)境端比低溫環(huán)境端溫度相差范圍沒達(dá)到系統(tǒng)工作所需環(huán)境時(shí)，電路控制元件通過溫度檢測(cè)部分傳出的信號(hào)，關(guān)閉循環(huán)泵(61 ;62;63)，該系統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)高溫環(huán)境端比低溫環(huán)境端溫度高出一定值時(shí)，由電路控制中檢測(cè)溫度部分檢測(cè)到信號(hào)，再由控制電路控制著循環(huán)泵(61 ；62 ；63)自動(dòng)開啟，整個(gè)系統(tǒng)就處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種多級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng)，包括一級(jí)動(dòng)力熱管單元(11)、蒸發(fā)器風(fēng)扇(2)、冷凝器風(fēng)扇(3)、熱交換器以及連接管道，其特征在于，還包括二級(jí)動(dòng)力熱管單元(12)以及三級(jí)動(dòng)力熱管單元(13)，可以根據(jù)需要做成4一 N級(jí)動(dòng)力熱管單元，其中一級(jí)動(dòng)力熱管單元(U)、二級(jí)動(dòng)力熱管單元(12)和三級(jí)動(dòng)力熱管單元(13)分別都是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路，相互并聯(lián)；所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元(11)包括蒸發(fā)器一(41)、冷凝器一(51)、儲(chǔ)液穩(wěn)流器一(71)以及循環(huán)泵一(61);所述二級(jí)動(dòng)力熱管單元(12)包括蒸發(fā)器二(42)、冷凝器二(52)、儲(chǔ)液穩(wěn)流器二(72)以及循環(huán)泵二(62);所述三級(jí)動(dòng)力熱管單元(13)包括蒸發(fā)器三(43)、冷凝器三(53)、儲(chǔ)液穩(wěn)流器三(73)以及循環(huán)泵三(63)；所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元(11)、二級(jí)動(dòng)力熱管單元(12)和三級(jí)動(dòng)力熱管單元(13)的蒸發(fā)器(41 ；42 ;43)相互并排擺放，分別有自己的獨(dú)立輸入輸出端，組裝于同一個(gè)殼體內(nèi)并且位于蒸發(fā)器風(fēng)扇(2 )形成的風(fēng)道內(nèi)，共用一個(gè)蒸發(fā)器風(fēng)扇(2);所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元(11)、二級(jí)動(dòng)力熱管單元(12)和三級(jí)動(dòng)力熱管單元(13)的冷凝器(51 ；52 ；53)互并排擺放,分別有自己的獨(dú)立輸入輸出端,組裝于同一個(gè)殼體內(nèi)并且位于冷凝器風(fēng)扇(3 )形成的風(fēng)道內(nèi)，共用一個(gè)冷凝器風(fēng)扇(3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng)，其特征在于，所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元(11)、二級(jí)動(dòng)力熱管單元(12)和三級(jí)動(dòng)力熱管單元(13)的蒸發(fā)器(41 ；42 ;43)和冷凝器(51 ；52 ；53)都是盤管翅片組成的熱交換器或者微通道換熱器，其結(jié)構(gòu)相同，且每一級(jí)的熱交換器都有各自輸入和輸出端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng)，其特征在于，所述一級(jí)動(dòng)力熱管單元(11)、二級(jí)動(dòng)力熱管單元(12)和三級(jí)動(dòng)力熱管單元(13)分別都是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路，它們有獨(dú)立的循環(huán)泵，其工作運(yùn)行時(shí)相互不影響。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng)，主要由一級(jí)動(dòng)力熱管單元、二級(jí)動(dòng)力熱管單元、三級(jí)動(dòng)力熱管單元、蒸發(fā)器風(fēng)扇、冷凝器風(fēng)扇、熱交換器以及電路控制元件，可以根據(jù)需要做成4—N級(jí)動(dòng)力熱管；所述每一級(jí)動(dòng)力熱管單元都是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路，其中所有蒸發(fā)器并排擺放，組裝于同一個(gè)殼體的風(fēng)道內(nèi)，共用一個(gè)蒸發(fā)器風(fēng)扇，所有冷凝器并排擺放，組裝于同一個(gè)殼體的風(fēng)道內(nèi)，共用一個(gè)冷凝器風(fēng)扇；這樣就構(gòu)成了一個(gè)多級(jí)動(dòng)力熱管系統(tǒng),每一級(jí)熱管中的制冷劑均視為恒溫流體,則多級(jí)熱管能實(shí)現(xiàn)變溫效果，且每級(jí)換熱器的換熱面積相同，最終排放溫度接近于環(huán)境溫度，從而最大限度的提高熱能利用率，解決了現(xiàn)有熱管換熱溫差損失大和總換熱效率低的問題。
文檔編號(hào)F28D15/02GK102788524SQ201210319388
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者丁式平, 祝長(zhǎng)宇 申請(qǐng)人:北京德能恒信科技有限公司